基于新工科背景下應(yīng)用型人才培養(yǎng)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革

黃立壯 李甲聰 孫鳳芝 賴福芳

摘 要：針對(duì)新工科背景下應(yīng)用型人才培養(yǎng)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)存在問(wèn)題：傳統(tǒng)教學(xué)方法陳舊、教學(xué)理念滯后、人文情懷關(guān)注不夠、課程考核評(píng)價(jià)單一、過(guò)度強(qiáng)調(diào)媒體教學(xué)、教師運(yùn)用新媒體技術(shù)準(zhǔn)備不足。根據(jù)這些存在問(wèn)題，提出如下解決措施：對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行升級(jí)、教學(xué)理念與時(shí)俱進(jìn)、加強(qiáng)學(xué)生人文情懷教育、課程考核多元化、熟悉媒體技術(shù)，強(qiáng)化現(xiàn)代媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的有機(jī)統(tǒng)一，根據(jù)這些措施，跟教學(xué)改革前相比較，教學(xué)效果顯著提升，為實(shí)際教學(xué)提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：新工科;應(yīng)用型;高等數(shù)學(xué);教學(xué)改革

中華民族要實(shí)現(xiàn)全面復(fù)興，人才培養(yǎng)是至關(guān)重要。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)擁有世界上最大規(guī)模的工程教育。據(jù)媒體報(bào)道，2020年高校畢業(yè)生預(yù)計(jì)874萬(wàn)人，工科類畢業(yè)生將近三分之一。但是，部分高校人才培養(yǎng)地位不是清晰，常常存在工科教育與理科教育等同化，兩者之間認(rèn)知存在模糊認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致工科培養(yǎng)存在知識(shí)結(jié)構(gòu)體系方面的缺陷。基于此，高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革勢(shì)在必行。

一、高等數(shù)學(xué)教改革的必要性

首先，從國(guó)家層面來(lái)看，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新的發(fā)展臺(tái)階，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)多元，傳統(tǒng)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)難以適應(yīng)新工科學(xué)生培養(yǎng)需求。新工科人才培養(yǎng)必須是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的復(fù)合型人才。因此，只有實(shí)行新工科教育才能更多地輸送現(xiàn)代化合格人才。其次，從地方本科高校人才轉(zhuǎn)型培養(yǎng)需要來(lái)看，隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，經(jīng)濟(jì)社會(huì)需要各種應(yīng)用型人才，新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)高校專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的教學(xué)模式基本是傳統(tǒng)教學(xué)模式，不適應(yīng)教學(xué)的需要。新工科的建設(shè)不能坐而論道，要與時(shí)代、社會(huì)發(fā)展相結(jié)合，要體現(xiàn)到人才培養(yǎng)的實(shí)踐之中。也就是應(yīng)用型本科高校培養(yǎng)的新工科生相對(duì)傳統(tǒng)工科生來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，培養(yǎng)的人才是多學(xué)科交叉的復(fù)合型人才。

二、高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的現(xiàn)狀

（一）傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.傳統(tǒng)教學(xué)方法陳舊

傳統(tǒng)教學(xué)，基本一個(gè)教室，一個(gè)黑板，一支粉筆就可以上課，使用廣泛，影響深遠(yuǎn)。高等數(shù)學(xué)教學(xué)還沒有與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)有效地結(jié)合[1]。在實(shí)際教學(xué)中，受困于現(xiàn)有的條件，教學(xué)依然遵循過(guò)去的教學(xué)模式，這與現(xiàn)代培養(yǎng)的模式有點(diǎn)脫節(jié)，教學(xué)落后，課堂氣氛難生動(dòng)活躍，這導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，筆者每次上重修班，都做一項(xiàng)調(diào)查，結(jié)果顯示：80%重修的學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)沒有興趣，原因之一是教學(xué)出了問(wèn)題。

2.教學(xué)理念滯后

教學(xué)理念是教學(xué)的關(guān)鍵部分，不同的教師，教學(xué)理念領(lǐng)悟參差不齊，這也導(dǎo)致了相同的學(xué)習(xí)和相同職稱，實(shí)際教學(xué)差別大。以前高等數(shù)學(xué)教學(xué)時(shí)，老師總是向?qū)W生介紹數(shù)學(xué)的解題方法，方便通過(guò)考試，卻不怎么講解和將來(lái)發(fā)展緊密聯(lián)系的數(shù)學(xué)觀念，因此，學(xué)生畢業(yè)后不可能通過(guò)高等數(shù)學(xué)理論真正地解決問(wèn)題[2]。有些教師教學(xué)為了學(xué)生學(xué)習(xí)通過(guò)就行，有些也不考慮學(xué)生的需求，一味的講解知識(shí)，不管學(xué)生是否聽懂，強(qiáng)行灌輸知識(shí)，導(dǎo)致高等數(shù)學(xué)課堂氣氛低沉，學(xué)生無(wú)法理解，這也是教師教學(xué)理念不清楚，目標(biāo)不明確導(dǎo)致。

3.人文情懷關(guān)注不夠

高等數(shù)學(xué)教學(xué)不僅僅是教學(xué)生知識(shí)，通常而言高等數(shù)學(xué)是非數(shù)學(xué)專業(yè)的理工學(xué)生的必須課，但也有文科類學(xué)生也要學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)，高等數(shù)學(xué)的確是一門難學(xué)的學(xué)科，不同學(xué)科對(duì)高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的需求不同，同一個(gè)老師上課，只關(guān)注教學(xué)，教學(xué)之外一概不管，以為教育管理學(xué)生是學(xué)校學(xué)工處，班主任，輔導(dǎo)員的職責(zé)，跟任課教師無(wú)關(guān)。這無(wú)形中給本來(lái)對(duì)高等數(shù)學(xué)沒有信心的同學(xué)，更加難學(xué)，如此下去，學(xué)生得不到人文關(guān)懷，對(duì)高等數(shù)學(xué)失去應(yīng)用的信心。據(jù)筆者上的高等數(shù)學(xué)課調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，60%重修學(xué)生認(rèn)為任課教師對(duì)學(xué)生人文關(guān)注不夠。

4.課程考核評(píng)價(jià)單一

傳統(tǒng)的教學(xué)考核方式評(píng)價(jià)單元化，對(duì)于教師而言，解放一部分精力，但對(duì)學(xué)生而言，難以反映出學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)能力。考核方式也局限于傳統(tǒng)的試卷測(cè)試考核，以分?jǐn)?shù)定檔次，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的考查，不利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用和實(shí)踐[3]。

（二）新興媒體技術(shù)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.過(guò)度強(qiáng)調(diào)媒體教學(xué)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能的興起，教學(xué)方式多樣化發(fā)展，現(xiàn)在網(wǎng)課教學(xué)、ppt教學(xué)、微信平臺(tái)等傳媒教學(xué)大受到教師熱衷。高等數(shù)學(xué)由于是一門注重實(shí)際操作教學(xué)，全部采用媒體教學(xué)，盡管教學(xué)直觀形象生動(dòng)，能極大提高課堂教學(xué)積極性，但也忽略了高等數(shù)學(xué)也有它教學(xué)特殊的一面。因?yàn)楦叩葦?shù)學(xué)教學(xué)例子多，公式符號(hào)復(fù)雜，有時(shí)候事先安排的例子隨課堂深入或許不適合，需要教師即時(shí)舉例，這個(gè)時(shí)候黑板的作用優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)。教師教學(xué)要看到不同學(xué)科教學(xué)的特殊性，不能盲目追求新興媒體教學(xué)。

2.教師運(yùn)用新媒體技術(shù)準(zhǔn)備不足

高等數(shù)學(xué)結(jié)合媒體教學(xué)，形式多樣，多媒體將圖、文、動(dòng)畫等合理的結(jié)合成一體，能夠更直觀、清晰的展示教學(xué)內(nèi)容[4]，極大激發(fā)課堂教學(xué)氣氛，直觀形象傳授教學(xué)知識(shí)。但是面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)準(zhǔn)備不充分，不熟練物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用不充分，在實(shí)際教學(xué)中出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，一旦沒準(zhǔn)備多種預(yù)案，可能會(huì)出現(xiàn)課堂教學(xué)不可控現(xiàn)象。

三、新工科背景下人才培養(yǎng)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的若干思考

（一）對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行升級(jí)

面對(duì)行業(yè)的需求，傳統(tǒng)的教學(xué)并不能培養(yǎng)復(fù)合型新工科人才，從教學(xué)實(shí)踐的角度，對(duì)“新工科”理念下大學(xué)數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式需要轉(zhuǎn)變，在教學(xué)中要根據(jù)實(shí)際需要提出不同的教學(xué)方法，千萬(wàn)不能面對(duì)不同學(xué)科的需求采用相同的方法教學(xué)。筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，采用不同的教學(xué)方法。例如上非重修班的教學(xué)，首先根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況分成幾個(gè)興趣探索組，每組有組長(zhǎng)，組員若干，不同學(xué)科的同學(xué)一起，針對(duì)學(xué)科不一樣，給予不同的數(shù)學(xué)題目，讓他們意思討論思考。除了基本的日常教學(xué)之外，有時(shí)候布置教學(xué)任務(wù)，對(duì)某節(jié)課內(nèi)容讓學(xué)生自主探索，最后每組抽出代表上黑板演示。最后教師總結(jié)，盡量動(dòng)員每位學(xué)生參與，提高學(xué)生教學(xué)參與。面對(duì)重修的同學(xué)，教學(xué)根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)，教學(xué)重在講解，更多采用討論、合作、啟發(fā)等方式教學(xué)，豐富課堂氣氛。提高學(xué)習(xí)熱情。也可以采用案例式教學(xué)，總之教學(xué)手段必須多元化，面對(duì)不同學(xué)科對(duì)象的學(xué)生采用不同的方法教學(xué)，這是新工科教學(xué)的要求。跟傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，在注重課堂教學(xué)質(zhì)量之外，也要充分務(wù)實(shí)課堂之外的教學(xué)需求.例如建立討論組、qq群、微信平臺(tái)。學(xué)生有問(wèn)必答，同一個(gè)問(wèn)題，根據(jù)學(xué)生專業(yè)的特點(diǎn)，給出不同的解答?？傊鶕?jù)新工科的特點(diǎn)，教師知識(shí)儲(chǔ)備多樣，解答才能靈活，學(xué)生的能力才會(huì)多樣化?；蛘吒鶕?jù)學(xué)生特點(diǎn)，組織幾次數(shù)學(xué)開放性探索活動(dòng)，通過(guò)活動(dòng)提高學(xué)習(xí)興趣。

（二）教學(xué)理念與時(shí)俱進(jìn)

教師接受教育層次高低、教師認(rèn)知視野、愛好專業(yè)程度直接或間接影響教師教學(xué)理念的更新，因此教師的數(shù)學(xué)教育觀念要及時(shí)更新。首先，教師必須加強(qiáng)教學(xué)探索，不斷探索出自己特色的教學(xué)理念，在教學(xué)實(shí)施中，通過(guò)教學(xué)總結(jié)上升到教學(xué)科研層面，再反哺教學(xué)，如此循壞，教學(xué)才能取得長(zhǎng)久的進(jìn)步;其次，教師不能一味專注教學(xué)，也要加強(qiáng)走出去，及時(shí)進(jìn)行選擇對(duì)教學(xué)有提升的講座或培訓(xùn)，通過(guò)這些活動(dòng)促進(jìn)教學(xué)理念的及時(shí)更新，有助于教學(xué)的進(jìn)步，更好適應(yīng)新工科的教學(xué)需要。最后，教師要定期開高等數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)教研活動(dòng)，定期分析教學(xué)的現(xiàn)狀以及當(dāng)前高等數(shù)學(xué)先進(jìn)的教學(xué)理念，及時(shí)分析整理，以備更好地服務(wù)教學(xué)需要。地方性本科高等教育，通常而言，走的是是應(yīng)用型人才培養(yǎng)之路，培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)大批具有較強(qiáng)行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐能力、勝任行業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型和技術(shù)技能型人才。因此，教師的教學(xué)理念要注重理論教學(xué)與培養(yǎng)技能能力相結(jié)合，在講授理論知識(shí)必須實(shí)用、夠用為原則，注重學(xué)生實(shí)踐能力和應(yīng)用能力有機(jī)結(jié)合，面對(duì)多種學(xué)科交叉融合，教師必須具有較好的數(shù)學(xué)功底和相關(guān)的學(xué)科背景，有限的教學(xué)資源在不同專業(yè)背景下，高等數(shù)學(xué)教學(xué)要結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)實(shí)施相應(yīng)的教學(xué)，只有教師具備這樣的教學(xué)理念才能及時(shí)更新教學(xué)理念，更好服務(wù)好教學(xué)。

（三）加強(qiáng)學(xué)生人文情懷教育

教師既要理論扎實(shí)，豐富的情感投入。課堂融入情感教育，對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)是很重要，你投入多少，學(xué)生真真實(shí)實(shí)感受到。因此在教育面對(duì)全體，設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)要有針對(duì)性，注重情感投入和人文素養(yǎng)，科學(xué)倫理的取舍，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生復(fù)合型創(chuàng)新能力有極大的幫助。課堂教學(xué)，要及時(shí)穿插社會(huì)主義核心教育觀，健全大學(xué)生人格教育，例如，講授拉格朗日中值定理，要講授趣味的科學(xué)家成長(zhǎng)歷史，如何為科學(xué)獻(xiàn)身的高尚情操，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)興趣。同樣，教師不能注重知識(shí)的講解，要注意學(xué)生個(gè)性差別，面對(duì)不同的學(xué)生要實(shí)施個(gè)性人文關(guān)懷，關(guān)心學(xué)生，注重學(xué)生人文情懷投入，培養(yǎng)正確的知識(shí)價(jià)值取向，才能培養(yǎng)出復(fù)合型人才，服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

（四）課程考核多元化

學(xué)習(xí)完課程，考核就是對(duì)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的一種方式，評(píng)價(jià)單一不能反映學(xué)生真實(shí)水平。因此，課程考核要多元化。有些同學(xué)可能平時(shí)上課睡覺玩手機(jī)，但是考前突擊，應(yīng)付式考試。針對(duì)這種形象。筆者針對(duì)高等數(shù)數(shù)學(xué)考核，設(shè)計(jì)如下：平時(shí)成績(jī)占10%，具體包括課堂表現(xiàn)、課堂考勤、平時(shí)筆記、作業(yè)、分組探索等。每一個(gè)小項(xiàng)實(shí)行扣分制，一般平時(shí)分不及格，那么學(xué)生的總評(píng)均不及格;期中成績(jī)占30%，具體包括期中考試卷面成績(jī)以及平時(shí)測(cè)試成績(jī)，每次測(cè)試均設(shè)一定的權(quán)重，統(tǒng)計(jì)期中測(cè)試不及格者，期末總評(píng)均不及格;期末考試成績(jī)占30%，卷面不及格者，總評(píng)均不及格?？傇u(píng)不及格均需要補(bǔ)考，補(bǔ)考不通過(guò)者要再次重修。與單元化考核相比，多元化考核，更能全面考核學(xué)生綜合能力，學(xué)生學(xué)習(xí)能力才能最大限度激發(fā)出來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，鍛煉學(xué)生復(fù)合型能力，從而達(dá)到高等數(shù)學(xué)教學(xué)的目的。

（五）熟悉媒體技術(shù)，強(qiáng)化現(xiàn)代媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的有機(jī)統(tǒng)一

現(xiàn)代人工智能的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能適應(yīng)新工科培養(yǎng)人才的需要，教師教學(xué)要跟傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合統(tǒng)一，作為一名教師既要熟練掌握傳統(tǒng)的教學(xué)技能，也要掌握現(xiàn)代媒體技術(shù)。例如數(shù)學(xué)方面SPSS、matlab、maple等軟件，幾何畫板軟件，GGB軟件，Office辦公軟件等。高等數(shù)學(xué)教學(xué)即有傳統(tǒng)教學(xué)又有媒體技術(shù)輔助，課堂教學(xué)才能最大限度提高課堂教學(xué)，這是新工科教學(xué)的目的。

四、課程教學(xué)改革的效果

筆者從事高等數(shù)學(xué)教學(xué)將近五年，第三年開始，采用新的教學(xué)方法。每個(gè)學(xué)期均上高等數(shù)學(xué)重修課，筆者根據(jù)自己的教學(xué)總結(jié)出一套教學(xué)方法，如前面所述，克服傳統(tǒng)教學(xué)的一些弊端。筆者嚴(yán)格按照這些教學(xué)改革的措施，成效比較明顯，學(xué)生考勤率幾乎100%，學(xué)生積極性提高，總評(píng)成績(jī)均有一定提高，學(xué)生不及格率比較少。通過(guò)教學(xué)改革，教師的教學(xué)以及科研水平均有一定的提高，邊教學(xué)邊發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)總結(jié)改進(jìn)，因材施教，提高教學(xué)質(zhì)量，更好地培養(yǎng)復(fù)合型新工科人才。

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